一种由PLC控制的覆盖岩层渗水自动数据采集装置的制作方法

本发明涉及一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统，特别涉及一种由PLC控制的覆盖岩层渗水自动数据采集装置。

背景技术：

我国部分露天矿经过多年的开采，陆续转入地下开采。露天转地下采用无底柱分段崩落法的矿山，由于露天坑的汇水面积较大，降雨时大量雨水经过覆盖岩层涌入井下，易造成井下泥石流、淹井等安全事故。因此，研究覆盖岩层的渗水规律，对于露天转地下矿山的安全生产具有重要意义。为了研究覆盖岩层的渗水规律，我们需要一种研究覆盖岩层的实验系统装置，能够模拟露天坑和天然的降雨系统，能够模拟覆盖岩层并将渗水汇集进行数据分析，实验得出的分析结果对现实的安全生产具有重要意义。

到目前为止，在覆盖岩层渗水实验中还没有覆盖岩层渗水自动采集的装置，实验无法对渗水时间、滞水时间、渗水分布、渗水量等参数进行多点自动、实时数据采集，因此需要对该装置重新设计，实现装置自动采集数据。渗水量自动汇集、数据采集装置是实现覆盖岩层渗水实验自动化的一个核心组成部分。该装置采用PLC控制技术、传感器技术、计算机编程技术，突破了过去无法实现对渗水时间、滞水时间、渗水分布、渗水量等参数进行多点自动、实时数据采集的技术难题。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供了一种由PLC控制的覆盖岩层渗水自动数据采集装置，该装置采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术，实现了渗水分布汇集及数据采集，解决了多点、实时数据采集的技术难题，使渗水实验的效率和准确性都有了极大的改善和提高。该系统装置记录和监测整个渗水过程，实时采集相关实验数据，提高了覆盖岩层渗水实验的科学化水平。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种由PLC控制的覆盖岩层渗水自动数据采集装置，包括汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器、水滴检测器和PLC控制系统，量筒安放于导流管下方，水滴检测器安装在汇水漏斗出口处，水位传感器安装在量筒内；

在所述水滴检测器的上部和下部均设有导流管，并且上部导流管与下部导流管连通，保证水平稳流出；

所述汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器均为3套，3只汇水漏斗焊接在一起，分别对上下盘及中间部位三个部位进行雨水汇集和数据采集；

所述PLC控制系统包括PLC控制器、触摸屏、工控机，PLC控制器接收水滴检测器、水位传感器信号，进行数据分析并把结果在触摸屏和工控机上进行显示。

所述水滴检测器由检测电容和单片机电路组成，有水滴经过时，检测电容的电容值发生变化，每滴水滴为一个脉冲，单片机电路板将检测到的电容变化的脉冲信号转化成标准的4～20mA信号输入PLC控制系统的PLC控制器。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本发明设计的渗水量自动汇集、测量装置主体由三个渗水漏斗组成，分别汇集上下盘及中间部位的渗水量，能够将经过覆盖岩层的渗水进行分布汇集和检测；

2、PLC控制系统采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术对整体设备进行控制，同时对所采集的数据进行分析，最终得出实验结果。

附图说明

图1为本发明的装置总图；

图2为本发明的量筒及水位传感器图；

图3为本发明的汇水漏斗的正视图；

图4为本发明的汇水漏斗的侧视图；

图5为本发明的工作流程图；

图6为本发明的实施方式安装连接图。

其中，1-汇水漏斗 2-上部导流管 3-水滴检测器 4-下部导流管 5-量筒 6-水位传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1-4所示，一种由PLC控制的覆盖岩层渗水自动数据采集装置，包括汇水漏斗1、量筒5、导流管2和4、水位传感器6、水滴检测器3和PLC控制系统，量筒5安放于导流管4下方，水滴检测器3安装在汇水漏斗1出口处，水位传感器6安装在量筒5内；

在所述水滴检测器3的上部和下部均设有导流管，并且上部导流管2与下部导流管4连通，保证水平稳流出；

所述汇水漏斗1、量筒5、导流管2和4、水位传感器6和水滴检测器3均为3套，3只汇水漏斗1焊接在一起，分别对上下盘及中间部位三个部位进行雨水汇集和数据采集；

如图5所示，所述PLC控制系统包括PLC控制器、触摸屏、工控机，PLC控制器接收水滴检测器3、水位传感器信号6，进行数据分析并把结果在触摸屏和工控机上进行显示。

所述水滴检测器3由检测电容和单片机电路组成，有水滴经过时，检测电容的电容值发生变化，每滴水滴为一个脉冲，单片机电路板将检测到的电容变化的脉冲信号转化成标准的4～20mA信号输入PLC控制系统的PLC控制器。

所述水滴检测器3插入每个汇水漏斗1内，将接线引出，外部进行密封处理。

为避免由于水滴检测器3的插入造成渗水量大时出现滞水现象，在水滴检测器3的上部和下部都设有导流管，并且上部导流管2与下部导流管4连通，保证水平稳流出。

为了使量筒5中的水位在不同强度的降雨下由明显的水位变化，提高数据的准确性，设计量筒直径分别为200mm和100mm。

具体实施方式一：

如图6所示，将所述的由PLC控制的覆盖岩层渗水自动数据采集装置通过法兰连接于模拟覆盖岩层渗水实验系统装置底部，连接成整套的模拟覆盖岩层渗水实验系统装置。

实验开始时，本发明的装置分别对模拟覆盖岩层渗水实验系统装置的上下盘及中间部位三个部位进行雨水汇集和数据采集，本发明装置中的水滴检测器3检测到第一滴雨水后，将信号输入到PLC控制系统的PLC控制器，开始计时，同时随着雨水流入到量筒5内，量筒5内的水位传感器6将水位的变化信号输入到PLC控制系统的PLC控制器；PLC控制系统把降雨流量、各部位量筒5内的渗水量进行实时处理计算分析，最终形成数据表格和曲线在触摸屏和工控机上进行保存和显示；当降雨经过一段时间后停止，随后经过一段时间的延时，量筒5内的液位传感器6检测到水位在一段时间内不再发生变化，渗水停止，实验结束。

渗水量的计算如下：

式中：V_总—总渗水量，单位mm³；

V₁、V₂、V₃—分别为1号、2号、3号量杯中的渗水量,单位mm³；

d₁、d₂、d₃—分别为1号、2号、3号量杯中的内径,单位mm；

h₁、h₂、h₃—分别为1号、2号、3号量杯中的水位高度,单位mm。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。